Electronic metal-support interaction modulates Cu electronic structures for CO2 electroreduction to desired products

电子结构 金属 材料科学 化学 计算机科学 计算化学 冶金
作者
Yong Zhang,Feifei Chen,Xinyi Yang,Yiran Guo,Xinghua Zhang,Hong Dong,Weihua Wang,Feng Lu,Zunming Lu,Hui Liu,Hui Liu,Yao Xiao,Yahui Cheng
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:16 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-025-57307-6
摘要

In this work, the Cu single-atom catalysts (SACs) supported by metal-oxides (Al2O3-CuSAC, CeO2-CuSAC, and TiO2-CuSAC) are used as theoretical models to explore the correlations between electronic structures and CO2RR performances. For these catalysts, the electronic metal-support interaction (EMSI) induced by charge transfer between Cu sites and supports subtly modulates the Cu electronic structure to form different highest occupied-orbital. The highest occupied 3dyz orbital of Al2O3-CuSAC enhances the adsorption strength of CO and weakens C-O bonds through 3dyz-π* electron back-donation. This reduces the energy barrier for C-C coupling, thereby promoting multicarbon formation on Al2O3-CuSAC. The highest occupied 3dz2 orbital of TiO2-CuSAC accelerates the H2O activation, and lowers the reaction energy for forming CH4. This over activated H2O, in turn, intensifies competing hydrogen evolution reaction (HER), which hinders the high-selectivity production of CH4 on TiO2-CuSAC. CeO2-CuSAC with highest occupied 3dx2-y2 orbital promotes CO2 activation and its localized electronic state inhibits C-C coupling. The moderate water activity of CeO2-CuSAC facilitates *CO deep hydrogenation without excessively activating HER. Hence, CeO2-CuSAC exhibits the highest CH4 Faradaic efficiency of 70.3% at 400 mA cm−2. Rational regulation of electronic structures to control CO2 electroreduction pathways is challenging. Here, the authors report modulating the highest occupied orbital of Cu single-sites via electronic metal-support interaction, enabling switchable selectivity between multicarbons and methane.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
激动的一手完成签到,获得积分10
刚刚
LZQ完成签到,获得积分10
1秒前
sciress发布了新的文献求助10
2秒前
幽默冷梅完成签到,获得积分10
2秒前
asd发布了新的文献求助10
2秒前
下课了吧发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
wml发布了新的文献求助10
3秒前
烟花应助nnnn采纳,获得10
3秒前
邢夏之发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
5秒前
5秒前
领导范儿应助三七采纳,获得30
5秒前
妖孽的二狗完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
耍酷的白玉完成签到,获得积分10
7秒前
DoctorSUN完成签到,获得积分10
7秒前
巴卡巴卡完成签到,获得积分10
7秒前
Jack完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
优秀的盼夏完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
Nero完成签到,获得积分10
10秒前
Lshang发布了新的文献求助10
10秒前
Dream发布了新的文献求助10
11秒前
LZY完成签到,获得积分10
11秒前
略lue发布了新的文献求助10
11秒前
情怀应助DrW采纳,获得10
12秒前
至秦完成签到,获得积分10
12秒前
深林小怪发布了新的文献求助10
13秒前
我的白起是国服完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
geold发布了新的文献求助10
14秒前
舒先生完成签到,获得积分10
15秒前
三七完成签到,获得积分10
15秒前
李先森完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
Luis Lacasa - Sobre esto y aquello 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3522709
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3103705
关于积分的说明 9266832
捐赠科研通 2800287
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1536901
邀请新用户注册赠送积分活动 715181
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 708660